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Glia und Epilepsie : Experimentelle Untersuchung klinisch relevanter Antiepileptika an einem in vitro Astrozyten/Mikroglia Entzündungs-Zellkulturmodell

Dambach, Hannes

Hintergrund: Die Beteiligung von Gliazellen, wie Astrozyten und Mikroglia, in der Pathophysiologie der Epilepsie, wird zunehmend anerkannt. Gliazellen spielen eine wichtige Rolle bei der Initiation und Aufrechterhaltung der zerebralen Immunantwort sowie der metabolischen und trophischen Versorgung der Nervenzellen. Diverse klinische als auch experimentelle Studien berichten von einem Zusammenhang zwischen epileptischer Aktivität und einer Inflammation des zentralen Nervensystems (ZNS). Andauernde inflammatorische Bedingungen im Gehirn sind gekennzeichnet durch eine Ansammlung, Aktivierung sowie Proliferation von Mikroglia und Astrozyten. In dieser Arbeit soll der Einfluss alltäglich verwendeter antiepileptischer Substanzen auf die gliale Viabilität, Expression des Gap Junction Proteins Connexin 43, In-/ Aktivierung von Mikroglia sowie Zytokin Expression an einem in-vitro Astrozyten/Mikroglia Ko-Kultur Modell, untersucht werden. Methoden: Eine Astrozyten Kultur (postnatal P0-P2 aus Rattenhirn) wurde mit einem physiologischen (5%) und einem pathologischen (30%) Anteil Mikroglia, kultiviert. Die Ko-Kulturen wurden für 24 Stunden mit den Antiepileptika Valproat (VPA), Carbamazepin (CBZ), Phenytoin (PHE) und Gabapentin (GBT), inkubiert. Die Viabilität und Proliferation wurde mittels Tetrazolium (MTT) Assay, untersucht. Die Mikroglia-Phänotypen wurden mittels immunocytochemischer Färbungen, bestimmt. Die astrogliale Connexin 43 (Cx43) Expression wurde quantitativ mittels Western-Blot und die TGF-beta1 und TNF- α Zytokin Expression mittels Sandwich-ELISA, ausgewertet. Ergebnisse: Die dosisabhängige Inkubation der M5 Ko-Kulturen mit PHE und CBZ führt zu einer signifikant verringerten Viabilität der Zellen. Die Inkubation mit VPA führt zu einer signifikanten Aktivierung der Mikroglia und die anti-inflammatorische TGF-β1 Zytokinkonzentration war signifikant erhöht nach der Inkubation mit höheren Konzentrationen von GBT und PHE, in den M5 Ko-Kulturen. Bei den M30 Ko-Kulturen führt die dosisabhängige Inkubation mit PHE zu einer signifikant verringerten Viabilität der Zellen sowie einer erhöhten TGF-β1 und TNF-α Expression. Die Inkubation mit CBZ führt zu einer signifikant verringerten Anzahl aktivierter Mikroglia und gleichzeitig erhöhten Anzahl inaktivierter Mikroglia, sowie einer verringerten Viabilität der Zellen, bei den M30 Ko-Kulturen. Schlussfolgerung: Inflammatorische Zustände des ZNS sind charakterisiert durch eine Beeinträchtigung glialer Zellfunktionen. Die Aktivierung von Mikroglia ist ein typisches Merkmal inflammatorischer Zustände und wurde ebenfalls durch die Inkubation mit VPA, in den M5 als auch M30 Ko-Kulturen, induziert. Im aktiven Zustand können Mikroglia in unterschiedlichen Status (M1 oder M2) vorliegen und je nach Status eine unterschiedliche Wirkung (pro- oder antiinflammatorisch) auf ihre Zirkumferenz ausüben. Eine proinflammatorische Wirkung könnte im Falle einer inflammatorisch bedingten Epilepsie möglicherweise die inflammatorisch bedingte Grunderkrankung bei Patienten verschlimmern. Hingegen führt die Inkubation mit CBZ zu einer signifikanten mikroglialen Inaktivierung in den M30 Ko-Kulturen. Hinsichtlich der entzündlichen Grunderkrankung, welche zu einer Epilepsie führt, sind Antiepileptika mit einem entzündungs-hemmenden glialen Potential für Patienten vorteilhaft.

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Dambach, Hannes: Glia und Epilepsie. Experimentelle Untersuchung klinisch relevanter Antiepileptika an einem in vitro Astrozyten/Mikroglia Entzündungs-Zellkulturmodell. 2015.

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